KR100921247B1 - 고점도의 금속성 용액의 농축방법, 및 고점도의 금속성농축액과 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법 - Google Patents

고점도의 금속성 용액의 농축방법, 및 고점도의 금속성농축액과 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저비점의 제1용매와 금속 입자를 포함하는 금속성 용액을 제조하는 단계, 상기 금속성 용액에 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계를 포함하는 금속성 용액의 농축방법을 제공한다. 또한, 상기 농축방법을 통하여 나노(nano) 크기의 금속 초미립자가 독립된 형태로 분산된 고농도, 고점도의 금속성 농축액 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법을 제공한다.
금속, 농축, 프린팅, 금속산화물, 부착력

Description

고점도의 금속성 용액의 농축방법, 및 고점도의 금속성 농축액과 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법 {METHOD FOR CONCENTRATING METALLIC SOLUTION WITH HIGH VISCOSITY, AND METALLIC CONCENTRATION SOLUTION WITH HIGH VISCOSITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR FORMING OF ELECTRODE USING THE SAME}
도 1은 Ag/Pd 나노 미립자 분산액의 입도분포 그래프이다.
도 2는 Ag/Pd 나노 미립자 분산액의 TEM 사진이다.
도 3은 스크린 프린팅 패터닝을 통해 형성된 Ag/Pd 금속 배선의 사진이다.
도 4는 560℃에서 열처리된 금속 배선의 SEM 사진이다.
본 발명은 금속 입자가 분산된 금속성 용액을 고점도로 농축하는 농축방법, 이러한 농축방법을 통하여 나노(nano) 크기의 금속 초미립자가 독립된 형태로 분산된 고점도의 금속성 농축액 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법에 관한 것이다.
금속은 전자공업의 발달과 더불어 그 사용 범위가 점차 넓어지고 있다. 특히 미세 분말화된 금속 입자는 금속성 질감을 표현하거나 도전 배선을 형성할 목적으로 많이 사용되고 있다.
예를 들어, 이동통신 단말기, 가전제품 등의 각종 플라스틱 전자제품에는 금속색(metallic color)이 제품의 외관에 적합한 것으로 광범위하게 인식됨에 따라 도료에 금속 입자를 함유시켜 코팅되고 있다. 특히 은빛 계통의 금속색은 제품에 세련되고 깔끔한 인상을 부여하고 고급스러운 외관을 표현함에 따라 은(Ag)이 많이 사용되고 있다.
또한, 금속은 우수한 전도성을 가짐으로 인하여 플라스틱이나 유리 기판 등의 기재에 도전 배선용으로 인쇄되어 PDP(플라즈마 디스플레이 패널) 등에 적용되는 각종 전극 기판의 제조에 사용되고 있다. 이때, 금속은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터(㎛) 이상의 크기로 분말화되어 사용된다. 이와 같은 금속 분말은 감광성 에폭시 수지 등의 유기 바인더와 혼합되어 페이스트화된 다음 실크스크린법 및 리쏘그래피법 등을 통하여 기재에 인쇄되고 있다. 이러한 인쇄과정을 예를 들어 설명하면, 먼저 유리 기판(기재)의 표면에 금속 페이스트 조성물을 스크린 프린팅하여 막을 형성시킨다. 그리고 형성된 막을 리소그래피 공정을 통하여 미세 패터닝(patterning)하여 기재 상에 미세 도전성 배선을 형성시킨다. 다음으로 유기물을 500℃의 고온에서 태워 제거함으로써 전도성의 배선이 패터닝된 전극용 기판을 제조하고 있다.
최근에는 나노 입자의 크기를 가지는 금속 미립자가 용매에 독립된 형태로 분산된 액이 개발되어 잉크젯 프린터기에 의한 인쇄기법이 시도되고 있다. 잉크젯을 이용한 인쇄기법은 인쇄 속도가 빠르고, 장치가 비교적 간단하며, 인쇄하고자 하는 패턴의 형태에 구애받지 않는다. 또한 미세한 선부터 굵은 선까지 인쇄선의 굵기를 자유롭게 구현할 수 있고, 공정도 단순하여 제조 단가의 절감과 제조 공정의 혁신을 이룰 수 있다. 이때, 잉크젯 프린터기에 사용되는 금속성 분산액은 노즐에 막힘 현상이 없도록 잉크젯용 잉크특성을 만족하여야 한다. 구체적으로 금속이 나노 크기로 초미립자화되고 응집 현상이 없도록 우수한 분산성을 가져야 한다.
최근 잉크젯 기술을 통한 인쇄기법의 도입 일환으로 100 나노미터 미만의 은 입자가 분산된 용액이 개발되어 PDP의 제조에 응용되고 있으며, 그 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 분산성이 우수한 금속 초미립자의 제조방법에 대한 연구는 1980년대 이 후 Langmuir, 1996, 12, 4723; Chem. Rev. 2004, 104, 3893; J. Phys. Chem. B., 1988, 102, 8378; J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 882; J. Phys. Chem. B., 1999, 103, 5488, 그리고 대한민국 공개특허 제10-2002-7007534호 등의 많은 문헌과 특허들에서 꾸준히 발표되고 있다. 제조방법으로는 크게 환원제에 의한 화학적 환원방법과 기상 중에서 금속을 증발시킨 후 응축시켜 얻는 가스 증발법으로 나눌 수 있다. 이렇게 제조된 금속 초미립자는 용제，수지，분산제 등과 함께 교반된 다음，초음파의 인가，그리고 볼밀, 샌드밀 등에 의해 분산, 처리되어 금속 초미립자 분산액으로 제조된다. 이러한 금속 초미립자(금속 나노 미립자)들은 페터닝 후 활성화된 입자표면으로 인해 낮은 온도에서도 상호 소성이 일어나 모든 입자가 연결된 균일막을 형성함으로써 순수 금속에 해당하는 전기전도성을 나타내며, 또한 바인더의 첨가 없이도 강도와 기재에 대한 부착성을 나타낸다.
위와 같이 얻어진 금속성 잉크(금속 초미립자 분산액) 중에서 은 잉크의 경우는 우수한 전도성을 갖는 이유로 인하여 PDP나 기타 디스플레이의 잉크젯 패터닝을 통한 전극 형성에 가장 유용하게 사용되고 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2002-0074167호에는 잉크젯용 잉크특성을 만족시키는 것으로서 금속 초미립자 분산액으로 이루어진 잉크 및 그 제법에 제시되어 있다. 그리고 대한민국 공개특허 제10-2002-0080393호에는 상기 공개특허에 제시된 잉크를 사용하고, 잉크젯 프린터기로 형성하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법이 제시되어 있다.
그러나 종래 기술에 따른 금속 초미립자 분산액(금속성 잉크)은 금속 초미립자가 응집됨이 없이 분산되어 있기는 하나, 저점도 및 저농도를 가짐으로 인하여 기존에 잘 알려진 범용적인 인쇄기법, 예를 들어 실크 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법에 의한 대량 인쇄물의 제조가 불가능하다. 이에 따라, 생산성의 저하, 생산설비의 교체 등으로 인하여 가격이 높아지는 문제점이 수반된다.
고점도, 고농도의 농축액을 제조함에 있어 소량의 용매를 사용하여 분산하는 방법이 있다 하겠으나, 이러한 방법은 시간이 많이 걸리고, 무엇보다 금속 초미립자를 균일하게 분산시키기가 매우 어렵다. 또한, 금속 초미립자들이 소량의 용매를 흡수함으로 인하여 단순 혼합이나 저어주는 방법으로는 분산이 불가능하다. 이에 따라 고에너지의 분산 기구를 사용해야 하는데, 이 경우에는 높은 에너지로 인 해 금속 초미립자들이 서로 응집되어 독립적으로 분산되어 있는 상태를 가지는 고점도, 고농도의 농축액을 만드는 것이 불가능하다.
또한, 종래 기술에 따른 금속 초미립자 분산액(금속성 잉크)은 기재에 대한 부착력이 현저히 떨어지는 문제점이 지적된다. 나노 크기의 금속 초미립자의 표면은 화학적으로 불안정하여 공기 중에서 쉽게 변성된다. 이에 따라 패터닝된 도전 배선은 시간이 지남에 따라 색변화가 일어나고, 특히 급격한 부착력 저하를 나타낸다. 이와 같이 부착력이 저하되면, 금속 도전 배선의 탈착이 발생하여 전극으로서 치명적인 결함을 가지며, 이는 궁극적으로는 금속성 잉크의 PDP 공정에 대한 적용이 불가능하게 되는 요인이 된다.
또한, 금속성 잉크는 일반적으로 고온에서 열처리되는 경우 부착력이 향상됨과 동시에 전도도가 향상되는데, 종래 기술에 따른 금속성 잉크는 고온 처리 시 증발 현상이 발생하는 문제점이 있다.
따라서 금속 입자(바람직하게는 나노 크기의 금속 초미립자)가 서로 응집됨이 없이 독립적으로 분산될 수 있고, 다양한 인쇄기법, 예를 들어 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적인 인쇄기법에 의한 대량 생산이 가능하고 경비를 절감할 수 있는 고점도의 농축액, 바람직하게는 고점도와 함께 고농도를 가지는 농축액을 제조할 수 있는 기술이 요구된다.
또한, 금속 입자(바람직하게는 나노 크기의 금속 초미립자)가 서로 응집됨이 없이 독립적으로 분산되어 있다 하더라도 기재와의 부착력과 전도도를 개선하지 않고서는 실용화하는 것이 불가능하므로 부착력과 전도도를 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 입자(바람직하게는 나노 크기의 금속 초미립자)가 분산된 금속성 용액을 고점도(및 고농도)로 농축할 수 있는 농축방법을 제공하고, 이러한 농축방법을 통하여 금속 입자(바람직하게는 나노 크기의 금속 초미립자)가 서로 응집됨이 없이 독립적으로 분산되어 있고, 경비 절감과 함께 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 기법 등과 과 같은 범용적이고 대량 생산이 가능한 인쇄기법에 적용할 수 있는 고점도(및 고농도)의 금속성 농축액 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부착력 및 전도도가 향상된 고점도(및 고농도)의 금속성 농축액 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 전극형성방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 저비점의 제1용매와 금속 입자를 포함하는 금속성 용액을 제조하는 단계와;
상기 금속성 용액에 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하는 금속성 용액의 농축방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 저비점의 제1용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 제조하는 단계와;
상기 금속성 분산액에 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하는 금속성 농축액의 제조방법을 제공한다.
이에 더하여, 본 발명은 용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 제조하는 단계와;
상기 금속성 분산액에 저비점의 제1용매와, 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높고 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 고비점/고점도의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하는 금속성 농축액의 제조방법을 제공한다.
이때, 금속성 분산액은, 부착력을 향상시킬 수 있는 수단으로서, 금속산화물과 금속 부분 축중합 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 미립자를 더 포함하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 금속 나노 미립자는 고온의 열처리가 가능하여 부착력과 전도도를 향상시킬 수 있는 수단으로서, 전도도가 높은 제1금속과, 이 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속으로 구성된 합금이거나, 상기 제1금속 및 제2금속 미립자의 혼합인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속 나노 미립자를 적어도 포함하고, 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 금속성 농축액을 제공한다.
이때, 상기 금속성 농축액은 상기 농축액의 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 농축액 전체 중량 기준으로 고형분의 함량은 5중량% 이상, 바람직하게는 20중량% ~ 95중량%를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 기재에 상기 금속성 농축액을 인쇄기법으로 패터닝하는 단계와;
상기 패터닝된 금속성 농축액을 열처리하는 단계;를 포함하는 전극형성방법을 제공한다.
이때, 상기 인쇄기법은 스크린 프린팅, 롤투롤 프린팅, 그라비아 프린팅, 및 오프세트 프린팅 등의 기법을 포함한다. 또한, 상기 열처리하는 단계에서는 120℃ ~ 1,000℃에서 열처리하는 것이 바람직하며, 우수한 전도도 및 부착력과 강도를 얻기 위해 더욱 바람직하게는 450℃ 이상의 고온에서 열처리하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 금속 입자(바람직하게는, 100㎚ 이하의 금속 나노 초미립자)가 서로 응집됨이 없이 독립된 형태로 분산되고, 다양한 인쇄기법, 예를 들어 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적이고 대량 생산이 가능한 인쇄기법에 적용할 수 있는 고점도의 농축액, 바람직하게는 고점도와 함께 고농도를 가지는 농축액을 제조할 수 있다.
또한, 금속산화물과 금속 부분 축중합 산화물에 의해 기재에 대한 부착력이 증대되고, 아울러 금속 나노 미립자가 제1금속과 제2금속의 합금(또는 혼합)으로 구성된 경우 증발 현상이 개선되어 고온에서의 열처리가 가능하고, 이에 의해 부착력 및 전도도가 향상된다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명자들은 금속 입자가 분산된 금속성 용액을 고점도(및 고농도)를 갖도록 농축하는 연구를 거듭해 왔다. 이때, 금속 입자가 분산된 용액에 단순히 열을 가함으로써, 여기에 포함된 용매를 증발시켜 농축시키는 방법은 증발과정에서 건조된 입자들이 용기의 벽면에서 서로 심한 응집을 이루어 입자들이 서로 독립된 분산 상태를 갖지 못하여 고점도(및 고농도)의 농축액을 만드는 것이 불가능하였다. 또한, 고점도 용매 내에서 금속 입자들이 독립된 형태로 분산되어 있도록 분산하는 방법을 시도해 보았으나, 이는 금속 입자가 고농도로 존재하기 어려웠을 뿐만 아니라 금속 입자(특히, 금속 나노 초미립자) 간의 상호 작용으로 인하여 분산이 매우 어렵고, 안정성이 좋지 않았다.
위와 같은 연구과정을 통해, 먼저 저비점의 제1용매에 금속 입자를 독립된 상태로 분산시키고, 여기에 상기 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 열을 가하여 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 경우 금속 입자가 서로 독립된 상태를 유지하고 고점도(및 고농도)를 가짐을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다. 그리고 농축액이 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 고점도를 가지는 경우 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적인 인쇄기법에 의한 패터닝이 가능함을 알 수 있었다. 아울러, 기존의 금속 초미립자 분산액을 적용하되, 여기에 저비점의 제1용매와, 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높고 50 mPaㆍs 이상의 점도를 가지는 고비점/고점도의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 경우에도 금속 초미립자는 서로 독립된 상태를 유지하고, 상기 범용적인 인쇄기법에 적용이 가능한 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 고점도를 갖게 할 수 있었다.
또한, 본 발명자들은 종래의 금속성 잉크가 가지는 부착력 저하 문제와 고온 열처리 시 금속이 증발하여 패터닝된 금속 배선에 치명적인 결함을 주는 문제를 해결하기 위해 계속적인 연구를 거듭해 온 결과, 금속산화물 및/또는 금속 부분 축중합 산화물(즉, 금속산화물의 부분 축합물)이 금속 나노 미립자와 함께 독립적으로 분산된 경우 패터닝 후의 부착력이 획기적으로 증대됨을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 금속 나노 미립자의 금속을 합금(또한 혼합)으로 구성하되, 전도성을 만족시킬 수 있는 제1금속과, 이 제1금속보다 전도성은 떨어지나 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속으로 구성하는 경우 고온 열처리 시 증발 현상이 해결되고, 이와 같은 고온 열처리에 의해 부착력과 함께 전도도가 향상됨을 알 수 있었다. 그리고 이를 상기한 방법으로 농축한 농축액은 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적인 인쇄기법에 의한 패터닝이 가능함을 확인하였다.
본 발명에 따른 농축방법은, 저비점의 제1용매와 금속 입자를 포함하는 금속성 용액을 제조하는 단계와, 상기 금속성 용액에 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계를 적어도 포함한다. 이때, 상기 금속성 용액은, 바람직하게는 저비점의 제1용매에 금속 입자들이 독립적으로 분산된 형태를 갖는다. 구체적으로 상기 금속성 용 액은 금속 입자와 분산액을 포함하여 조성되고, 상기 분산액은 저비점의 제1용매와 분산제로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고 금속 입자는 상기 분산액에 의해 응집됨이 없이 독립적으로 분산된 형태를 갖는 것이 좋다. 또한, 상기 제2용매를 사용함에 있어서, 상기 제1용매보다 높은 비점을 가짐과 동시에 높은 점도를 가지는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속 입자는 수 마이크로미터(㎛) 내지 수십 마이크로미터(㎛) 이상의 크기를 가지는 것을 포함하며, 바람직하게는 100 나노미터(㎚) 크기 이하의 금속 나노 미립자(A)이다.
또한, 본 발명에 따른 고점도의 금속성 농축액은 용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속 나노 미립자(A)를 적어도 포함한다. 구체적으로 금속 나노 미립자(A)와 분산액를 적어도 포함하여 조성되며, 상기 분산액은 저비점의 제1용매와 분산제로 이루어진다. 그리고 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 고점도, 바람직하게는 10 Paㆍs 이상의 고점도를 가지는 페이스트 형태를 갖는다. 본 발명에 따르면, 농축액의 점도가 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 범위를 가지는 경우 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적인 인쇄기법에 의한 패터닝이 가능하다. 이때, 농축액의 점도가 50 mPaㆍs 미만인 경우 저점도로 인하여 상기 범용적인 인쇄기법에 의한 패터닝이 어렵고, 5,000 Paㆍs를 초과한 경우 특히 스크린 프린터기에서 노즐 막힘이 일어나 원활한 토출이 어렵다.
본 발명에 따른 고점도의 금속성 농축액은, 본 발명의 바람직한 형태에 따라서 금속 나노 미립자(A)와 함께 용매 내에 독립된 형태로 분산되어 있는 고형분으로서 금속산화물 나노 미립자(B)와 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물을 더 포함한다. 이때, 본 발명에 따르면, 상기 금속산화물 나노 미립자(B) 및/또는 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)에 의해 본 발명에서 목적하는 우수한 부착력을 갖는다. 구체적으로 금속산화물 나노 미립자(B)나 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는 기재와의 밀착성을 향상시켜 우수한 부착력을 갖게 한다.
또한, 본 발명에 따른 고점도의 금속성 농축액은, 본 발명의 바람직한 다른 형태에 따라서 상기 금속 나노 미립자(A)가 합금이거나 단일 금속의 혼합으로 이루어진 형태로서, 전도도가 높은 제1금속과, 이 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속으로 구성되거나, 상기 제1금속 및 제2금속 미립자의 혼합으로 구성된다. 이에 따르면, 상기 제1금속에 의해 도전 배선에서 요구되는 기본적인 전도성을 만족시키며, 상기 제2금속에 의해 패터닝된 후의 고온 열처리를 가능케 하여 부착력과 전도도를 증대시킨다.
본 발명에 따른 상기 고점도의 금속성 농축액은, 바람직하게는 이하에서 설명되는 본 발명의 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 고점도의 금속성 농축액은, 고형분(A, A+B, A+C, 또는 A+B+C)의 함량이 농축액 전체 중량 기준으로 5중량% 이상, 바람직하게는 20중량% ~ 95중량%로 함유된 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50중량% ~ 90중량%가 좋다. 이때, 상기 고형분의 함량은 아래의 방법으로 제조함에 있어, 제2용매의 양을 최종적으로 원하는 농축액의 고형분 함량%를 고려하여 첨가함으로써 조절할 수 있다.
본 발명의 제1구현예에 따른 금속성 농축액의 제조방법은 저비점의 제1용매 내에 독립된 형태로 분산된 100 나노미터 이하의 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 제조하는 단계와, 상기 금속성 분산액에 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 고비점의 제2용매를 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계를 적어도 포함한다.
또한, 본 발명의 제2구현예에 따른 금속성 농축액의 제조방법은, 통상의 금속성 분산액, 구체적으로, 용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 적용하는 것으로서,
상기 통상의 금속성 분산액에 저비점의 제1용매와, 상기 저비점의 제1용매보다 비점이 높고 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 고비점/고점도의 제2용매를 더 첨가한 후, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계를 적어도 포함한다.
이때, 상기 금속성 분산액은 금속 나노 미립자(A)와 함께 용매 내에 독립된 형태로 분산된 금속산화물 나노 미립자(B)와 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 금속 나노 미립자(A)가 합금이거나 단일 금속의 혼합으로 이루어진 형태로서, 전도도가 높은 제1금속과, 이 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속으로 구성되거나, 상기 제1금속 및 제2금속 미립자의 혼합으로 구성된 것이 바람직하다.
상기 금속성 분산액(금속 나노 미립자 분산액)은, 금속을 환원제에 의한 화학적 환원방법이나 기상 중에서 금속을 증발시킨 후 응축시켜 얻는 가스 증발법 등 을 이용하여, 금속 나노 미립자(A)를 제조하고, 여기에 분산액 등을 교반하여 제조할 수 있다. 바람직하게는 액상 환원법을 이용하여 제조한다. 그리고 여기에 금속산화물 나노 미립자(B) 및/또는 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)의 고형분 또는 이들의 분산액을 혼합 분산할 수 있다. 이러한 금속성 분산액의 제조과정에서, 분산액의 점도는 1 ~ 50 mPaㆍs를 갖게 하는 것이 바람직하고, 표면장력은 25 ~ 80 mN/m, 바람직하게는 30 ~ 60 mN/m이 되도록 하는 것이 좋다.
또한, 금속성 분산액에 함유된 고형분의 함량은 금속성 분산액 전체 중량 기준으로 1 ~ 70중량%, 바람직하게는 10 ~ 55%가 되도록 제조하는 것이 좋다. 그리고 이와 같이 제조된 저점도, 저농도의 금속성 분산액은, 상기 본 발명의 농축방법에 따라 50 mPaㆍs 이상의 고점도, 바람직하게는 10 Paㆍs의 고점도를 갖도록 농축된다. 또한, 위와 같은 고점도를 가지면서, 고형분의 함량이 5중량% 이상, 바람직하게는 20중량% ~ 95중량%인 고농도로 농축된다.
이때, 상기 농축을 진행함에 있어서, 상기 저비점의 제1용매를 증발시키는 단계에서는 상압 또는 감압 하에서 가온하여 진행할 수 있으며, 제2용매의 점도 및 투입량을 조절하여 농축액의 점도가 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs를 갖도록 할 수 있다. 이와 같은 고점도를 가지는 농축액은 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등의 범용적인 인쇄기법에 의한 패터닝이 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 위와 같이 농축된 농축액에 추가적인 용매를 더 투입하여 잉크젯 프린팅이 가능한 저점도의 분산액으로 전환시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 '저비점의 제1용매'는 고비점의 제2용매보다 비점이 낮은 것이면 여기에 포함되고, 상기 '고비점의 제2용매'는 저비점의 제1용매보다 높은 비점을 갖는 것이면 여기에 포함된다. 예를 들어, 상기 저비점의 제1용매는 탄소수 1~10의 극성 탄화수소계(바람직하게는, 탄소수 1~10의 알코올계), 탄소수 6~10의 비극성 탄화수소계, 및 물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 고비점의 제2용매는 저비점의 제1용매보다 비점이 높은 것이면 사용 가능하다. 보다 구체적으로, 상기 고비점의 제2용매는 100℃ ~ 300℃의 비점을 가지는 극성 또는 비극성 용매로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고비점의 제2용매는 상기 제1용매보다 높은 비점을 가지면서 고점도를 가지는 것, 구체적으로는 50 mPaㆍs 이상의 고점도를 가지는 것이 좋다. 보다 구체적으로는 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 고점도를 가지는 것이 좋다. 이러한 고비점의 제2용매는, 예를 들어 탄소수 6~20의 극성 탄화수소계 또는 탄소수 6~20의 비극성 탄화수소계로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따라서, 상기 저비점의 제1용매는 예를 들어 특별히 한정하는 것은 아니지만 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 헥산, 헵탄 헥산, 옥탄, 노난 및 데칸 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합을 사용할 수 있고, 상기 고비점의 제2용매는 예를 들어 특별히 한정하는 것은 아니지만 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 그리고 α- 터피네올(α- terpineol), β- 터피네올(β- terpineol) 등의 터피네올(terpineol) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분산제, 구체적으로 금속 나노 미립자(A), 금속산화물 나노 미립자(B) 그리고 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)를 용매 내에 독립된 형태로 존재하도록 분산시키는 분산제는 금속 표면에 착체(錯體)를 형성할 수 있는 관능기를 가지는 유기물로부터 선택되며, 예를 들어 알킬 아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염, 시트르산 나트륨 염 등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 알킬 아민의 알킬 그룹은 탄소수가 4~20, 바람직하게는 4~12인 것을 사용하여 금속 나노 미립자(A) 등의 고형분을 용매에 충분히 분산될 수 있도록 한다. 또한, 분자량(Mw)이 1,000 ~ 40,000, 바람직하게는 10,000 ~ 20,000의 폴리비닐피롤리돈(PVP), 또는 분자량(Mw)이 1,000 ~ 40,000, 바람직하게는 10,000 ~ 20,000의 폴리비닐알콜 등을 사용할 수 있다. 그리고 상용 제품으로는 독일 BYK사의 BYK-108, BYK-1000 또는 BYK-antiterra-U 등의 분산제를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 금속 나노 미립자(A)는, 바람직하게는 100㎚(나노미터) 이하, 구체적으로 1㎚ 내지 100㎚의 크기를 갖는 것이 좋다. 금속 나노 미립자(A)는 예를 들어 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2종 이상의 금속으로 구성된 합금이거나, 2종 이상의 혼합인 것이 좋다.
이때, 상기 금속 나노 미립자(A)가 합금일 경우에는, 여러 종류의 금속들 중에서 다른 금속들에 비하여 비교적 전도도가 높은 금속(제1금속)과, 이 제1금속보 다 전도도는 떨어지나 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 금속(제2금속)으로 구성된 것이 바람직하다. 아울러, 2종 이상의 혼합일 경우에도 다른 금속들에 비하여 비교적 전도도가 높은 제1금속과, 이 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속의 혼합으로 이루어지는 바람직하다.
상기 제1금속은 전도도가 높은 것으로서 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 및 구리(Cu) 등으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있으며, 상기 제2금속은 제1금속보다 융점이 높은 것으로서 팔라듐(Pd) 및 니켈(Ni) 등으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 아울러, 상기 제2금속은 가능한 한 450℃ 이상의 온도에서도 증발 현상이 없는 고융점의 금속이 더욱 좋다. 이때, 각각의 단일 금속 나노 미립자가 농축액 내에 적정의 비율로 혼합 분산되는 경우(제1금속과 제2금속의 혼합)에는, 패터닝된 후 고온의 열처리과정에서 합금으로 변화될 수 있다.
상기 금속 나노 미립자(A)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 전도도가 우수하며 가격 면에서도 유리한 특성을 가지는 은(Ag)을 적어도 포함하는 합금이 유용하게 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 은(Ag)과 팔라듐(Pd)으로 구성된 합금(Ag/Pd 합금)을 사용하는 것이 좋다.
위와 같이 금속 나노 미립자(A)가 합금(또는 혼합)으로 구성되어지되, 전도도가 높은 제1금속, 그리고 제1금속과 합금을 이루어 열적 안정성을 부여하는 제2금속으로 구성되는 경우, 상기 제1금속에 의해 도전 배선에서 요구되는 기본적인 전도성을 만족시키며, 상기 제2금속에 의해 450℃ 이상의 고온에서도 증발 현상 없이 열처리를 가능케 한다. 즉, 제2금속이 고온 처리 시 발생되는 증발 현상을 방 지하여 고온 처리를 가능케 하며, 이러한 고온 처리에 의해 기재와의 부착력이 증대된다. 또한, 고온 처리에 의해 더욱 향상된 전도도를 갖게 한다.
상기 금속 나노 미립자(A)는 예를 들어 Ag/Pd 합금 나노 미립자인 경우 금속 전체 중량 기준(Ag+Pd)으로 Pd(제2금속)의 함유량은 0.05% ~ 50%가 좋다. 바람직하게는 0.1% ~ 50%가 좋다. Pd의 함유량이 0.1% 미만일 경우 도전성 배선이 450℃ 이상에서 열처리될 때 증발 현상이 나타나서 부착력 및 배선의 전도성이 현격히 떨어질 수 있다. Pd의 함유량이 0.1% 이상일 경우에 증발 현상은 없어지며 팔라듐이 증대됨에 따라 도전 배선의 열적 안정성과 기재에 대한 부착력은 현저히 좋아진다. 아울러, Pd의 함유량이 50%를 초과하면 Pd의 낮은 전도도로 인하여 은 배선의 전도도가 현저히 감소할 수 있다. 따라서 450℃ 이상의 고온 처리 시에는 Pd는 0.1% ~ 50%로 함유되는 것이 열적 안정성 및 전도도 측면에서 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 Pd의 함유량 즉, 제2금속의 함유량을 적정 범위 내에서 조절하여 적용 제품에 요구되는 전도도와 열적 안정성을 조절할 수 있다. 즉, 전도도보다는 열적 안정성이 더 요구되는 제품의 경우에는 Pd의 함유량을 높이면 된다.
또한, 상기 금속산화물 나노 미립자(B)는, 바람직하게는 100㎚ 이하, 구체적으로는 1㎚ 내지 100㎚의 크기를 가지는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 토출이 원활히 수행될 수 있는 크기로서 50㎚ 이하의 크기를 갖는다.
위와 같은 금속산화물 나노 미립자(B)를 구성하는 금속원소는 1A족, 1B족, 2A족, 2B족, 3A족, 3B족, 4A족, 4B족, 5A족, 5B족, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족 등으로서, 금속(및 반금속)이면 본 발명에 포함하며, 예를 들어 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 등의 1A족(알칼리 금속); Cu, Ag, Au 등의 1B족; Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 등의 2A족(알칼리 토금속); Zn, Cd 등의 2B족; Sc, Y 등의 3A족; Al, Ga, In 등의 3B족; Ti, Zr, Hf 등의 4A족; Si, Ge, Sn, Pb 등의 4B족; V, Nb, Ta 등의 5A족; Sb, Bi 등의 5B족; Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt 등의 전이 금속; La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 란탄족; Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr 등의 악티늄족 금속원소 등을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 기재에 양호한 밀착성을 갖게 하는 것으로서, 상기 금속산화물 나노 미립자(A)는 규소(Si), 비스무트(Bi), 마그네슘(Mg), 이트륨(Y), 세리움(Ce), 티타늄(Ti), 지르코니움(Zr), 바나디움(V), 크로미움(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 갈리움(Ga), 인듐(In), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb) 등의 산화물로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 산화규소(SiO2, 실리카), 산화비스무트(BiO, Bi2O3, Bi2O5), 산화주석(SnO2), 산화인듐(In2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화안티몬(Sb2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 및 산화철(FeO2) 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합을 사용할 수 있다. 그리고 100 나노미터 이하의 크기로 용매에 분산된 형태로 사용한다.
상기 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는, 바람직하게는 100㎚ 이하, 구체적으로는 1㎚ 내지 100㎚의 크기를 가지는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 토출이 원활히 수행될 수 있는 크기로서 50㎚ 이하의 크기를 갖는다. 이러한 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는 기재에 밀착성을 갖게 할 수 있는 것이면 사용 가능하며, 예를 들어 하기 화학식 1 등으로 나타내어지는 금속 알콕사이드 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용하거나, 상기 금속 알콕사이드 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 가수분해와 축합반응을 진행시켜 얻은 축중합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
R' a M b (OR) c
(위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 사슬 내에 다양한 관능기를 가진 탄화수소(알킬 그룹, 아릴 그룹 등)이며, a는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, b와 c는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
또한, 상기 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는 금속 알콕시드의 축중합 산화물로서, 하기 화학식 2로 나타내어지는 무기계 축중합 폴리머를 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 2]
R' p M x O y (OR) z
(위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 사슬 내에 다양한 관능기를 가진 탄화수소(알킬 그룹, 아릴 그룹 등)이며 탄화수소이며, p는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, x, y, z는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
아울러, 상기 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는 금속(M)과 하기 화학식 3으로 나타내어지는 베타디케톤류의 착물을 유용하게 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112007035134096-pat00001
(위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 사슬 내에 다양한 관능기를 가진 탄화수소(알킬 그룹, 아릴 그룹 등)이다.)
본 발명에서, 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)는 상기 화학식 1의 금속 알콕사이드; 상기 화학식 2의 무기계 축중합 폴리머; 및 금속(M)과 상기 화학식 3의 착물;로부터 선택된 어느 하나를 유용하게 사용할 수 있으며, 또한, 이들을 2 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 금속 알콕사이드, 무기계 축중합 폴리머 또는 착물을 사용하거나, 금속 알콕사이드와 무기계 축중합 폴리머의 혼합, 금속 알콕사이드(또는 무기계 축중합 폴리머)와 착물의 혼합, 또는 이들 3 종류의 혼합을 사용할 수 있다. 이와 같은 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)를 구성하는 금속(M)은 1A족, 1B족, 2A족, 2B족, 3A족, 3B족, 4A족, 4B족, 5A족, 5B족, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족 등의 금속원소를 포함하며, 바람직하게는 Si, Ti, Bi, Mg, Y, Ce, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nd, Cu, Ag, Zn, Al, Ga, In, Sn 및 Sb 중에서 선택된 어느 하나이다.
본 발명에 따른 고점도의 금속성 농축액 내에는 이상에서 설명한 금속산화물 나노 미립자(B) 및/또는 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)가 고형분 전체 중량기준으로 0.01% ~ 30%로 함유된 것이 좋다. 구체적으로, 금속 나노 미립자(A)를 포함한 전체 고형분(A+B, A+C, 또는 A+B+C) 중에서 B 및/또는 C(B, C, 또는 B+C)가 0.01중량% ~ 30중량%로 조성되는 것이 좋다. 바람직하게는 0.1중량% ~ 10중량%가 좋다. 이때, 금속 나노 미립자(A) 대비 금속산화물 나노 미립자(B) 및/또는 금속 부분 축중합 산화물 나노 미립자(C)의 중량비가 너무 높으면 부착력은 증대되나 패터닝된 도전 배선의 전도도가 감소되며, 너무 작으면 양호한 부착력을 도모하기 어렵다.
이상에서 설명한 본 발명의 고점도의 금속성 농축액은 전자 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, PDP 등의 각종 패널의 전극 제조용 기판(플라스틱 또는 유리)은 물론 이동통신 단말기, 가전제품 등의 각종 플라스틱 전자제품을 구성하는 케이스 등의 기재에 다양한 인쇄기법으로 도전 배선용 또는 금속성 질감을 위해 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전극형성방법은 플라스틱이나 유리 기판 등으로부터 선택된 기재의 표면(기재의 어느 한 면 또는 양면)에 이상에서 설명한 금속성 농축액이 적어도 1회 이상 인쇄되어 도전 배선이 형성되는 공정을 갖는다. 이때, 다양한 인쇄기법의 프린터기를 통해 도전 배선이 패터닝되며, 이후 열이 조사되는 열처리 공정을 갖는다. 상기 열처리 공정은 60℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 120℃이상, 구체적으로는 120℃ ~ 1,000℃의 온도에서 수행되는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 450℃ 이상의 고온, 구체적으로는 450℃ ~ 650℃의 고온에서 수행되는 것이 좋다. 전술한 바와 같이, 위와 같은 고온에서 열처리된 경우 부착력은 물론 전도도가 향상된다.
본 발명에서 상기 인쇄기법은 스크린 프린팅, 롤투롤 프린팅, 그라비아 프린팅, 오프세트 프린팅 등을 포함한다. 그리고 농축액을 희석하여 사용하는 경우 잉크젯 프린팅 기법을 사용할 수 있다.
상기 본 발명의 전극형성방법에 의해 전극(도전 배선)이 형성된 기재(기판)은, PDP, 반도체 소자 등의 각종 전자제품의 전극으로 유용하게 사용된다.
이하, 본 발명의 구체적인 시험 실시예 및 비교예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(1) Ag 나노 미립자 분산액 제조
AgNO3 236.247g를 3차 증류수에 용해하여 금속의 농도가 30%(용액 중의 금속 중량비)가 되도록 금속화합물 수용액을 제조하였다. 다음으로, 질소 분위기 유지 하에 폴리비닐피롤리돈(PVP, Mw=40,000)을 금속 중량의 10%(Ag:PVP=0.1:1)가 되도록 첨가하여 완전히 용해될 때까지 교반한 후 용액의 온도를 60℃로 유지하였다. 이와 같이 준비된 용액에 에탄올과 데칸의 혼합용액(2:8비율) 4L를 가하여 혼합한 후 환원제로 포타슘보로하이드라드를 2mole배를 가하여 금속 환원반응을 진행시켜 Ag 초미립자 분산액을 제조하였다. 그리고 이 분산액에 BYK-108(독일 BYK사 제품) 및 PVP를 추가적으로 가하였다. 이와 같이 환원반응이 진행된 후 형성된 분산액은 약 6L로서 Ag 나노 미립자가 균일하게 분산된 상태를 유지하였다. 다음으로 분산액으로부터 Ag 나노 미립자 분말을 분리하기 위해 에탄올을 첨가하여 극성도를 변화시켜 분리하였다. 그리고 증류수 및 아세톤을 이용하여 수회 세척하여 불순물을 제거하였다. 세척과정을 통해 회수된 미립자를 하이드로 카본계열의 헥산, 데칸, 톨루엔이 혼합된 혼합용매를 이용하여 분산을 진행하였다. 이때, Ag 나노 미립자는 약 3~7nm의 입경을 가졌으며, 입자끼리 완전하게 독립된 상태로 용매 중에 균일하게 분산되었다. 이 분산액은 Ag 나노 미립자가 분산액 전체 중량 기준으로 53.4중량% 함유하였으며, 점도는 25℃에서 8.7 mPa.S였다. 또한, 이와 같이 제조된 Ag 초미립자 분산액은 상온에서 30일 경과 후에도 침전현상 없이 안정한 상태를 보임을 확인하였다.
(2) Pd 나노 미립자 분산액 제조
Pd(NO3)을 이용하여 앞서 기술한 Ag 나노 미립자 분산액의 제조방법과 동일하게 실시하여 Pd 초미립자 분산액을 제조하였다. Pd 초미립자는 약 5~10nm의 입경을 가졌으며, 입자끼리 완전하게 독립된 상태로 용매 중에 균일하게 분산이 되었다. 이 분산액은 Pd 나노 미립자가 분산액 전체 중량 기준으로 45중량% 함유하였으며, 점도는 25℃에서 13.4 mPa.S였다. 또한, 제조된 Ag 초미립자 분산액은 상온에서 30일 경과 후에도 침전현상 없이 안정한 상태를 보임을 확인하였다.
(3) 혼합 분산액 및 농축액 제조
상기 제조된 Ag 나노 미립자 분산액과 Pd 나노 미립자 분산액을 혼합하되, 금속 중량기준(Ag+Pd의 합)으로 Pd가 0.3%가 되도록 혼합하였다. 도 1은 이와 같이 혼합된 Ag/Pd 나노 미립자 분산액을 입도분석기(일본 microtrek 제품, 모델 UPA-150)를 이용하여 분석한 입도분포 그래프이고, 도 2는 상기 Ag/Pd 나노 미립자 분산액의 TEM 사진이다. 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 금속 입자들은 상호간 응집됨이 없이 완전하게 독립된 상태로 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있었다.
다음으로, 상기 혼합액에 직경 50nm 미만의 실리카가 혼합된 실리카 졸(일본, 닛산화학 제품, 상품명:스노우텍스)을 고형분 Ag 및 Pd 금속(Ag+Pd의 합) 중량 대비 3%가 되도록 첨가하여 혼합 분산액을 제조하였다.
위와 같이 제조한 혼합 분산액을 농축하기 위해, 먼저 저비점의 제1용매로서 혼합 분산액 100중량부에 대하여 20중량부의 메탄올(98wt% 수용액)을 첨가한 후, 고비점의 제2용매로서 혼합 분산액 100중량부에 대하여 0.5중량부의 터피네올을 추가하였다. 다음으로 상기 용액을 상압 하에서 가열하여 증발, 농축하였다. 얻어진 농축액의 점도는 100 Pa.S이고, 고형분은 80중량%를 함유하였으며, 이와 같은 고농축 상태에서도 나노 입자들이 단독으로 분산성을 유지함으로 확인하였다.
(5) 시편 제조
상기 고농도 고점도를 가지는 고형분 80중%의 금속 농축액을 이용하여 실크스크린 시법으로 유리 기판에 인쇄하였다. 사용된 실크의 공극은 360메쉬와 420메쉬였으며 구현된 프린트 패턴의 선폭은 40미크론이었다. 농축액은 노즐의 막힘 현상 없이 원활하게 토출하여 패터닝되었으며, 이와 같이 패터닝된 Ag/Pd 금속 배선의 사진을 도 3에 나타내었다.
위와 같이 패터닝된 금속 배선에 대하여 250℃와 560℃에서 열처리하여 본 실시예에 따른 시편을 완성하였다. 이때, 250℃에서는 30분 동안 열을 조사하였으며, 560℃에서는 20분 동안 열을 조사하였다. 도 4는 560℃에서 열처리된 금속 배선의 SEM 사진이다.
(6) 부착력, 전도도, 열적 안정성 평가
상기와 같이 제조된 시편에 대하여 부착력, 전도도 및 화학 안정성을 평가하 였다. 부착력은 패터닝/열처리한 후 형성된 금속 배선에 3M 테이프(미국 3M사 제품, pressure sensitive tape)를 접착시킨 후, 벗겼을 때 배선의 손상정도를 육안 관찰하여 판단하였으며, 전도도는 일본 미쓰비시사의 4-Point probe 테스터기를 이용하여 측정하였다. 그리고 열적 안정성은 패터닝/열처리 전후 시편의 광투과도를 측정 비교하고 고온에서의 금속 증발 현상 발생 여부 확인하여 평가하였다. 이상의 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다.
[실시예 2 내지 5]
혼합 분산액의 제조 시 Ag 나노 미립자 분산액과 Pd 나노 미립자 분산액을 혼합함에 있어 Pd의 함량이 1%(실시예 2), 5%(실시예 3), 10%(실시예 4), 30%(실시예 5)가 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 농축하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조한 다음, 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다.
[실시예 6]
혼합 분산액의 제조 시 Pd 나노 미립자 분산액을 혼합하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 농축하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조한 다음, 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다. 본 실시예의 농축액은 Ag 나노 미립자 분산액과 실리카 졸이 혼합되어 이루어졌으며, 실크 스크린 패터닝 시 노즐 막힘 현상 없이 효과적으로 토출하여 금속 배선을 형성함을 알 수 있었다. 그러나 560℃의 고온에서 열처리 시 금속 입자의 증발 현상이 발생하였으며, 이 경우에는 전도도 또한 구현되지 않아 고온 열처리는 적용이 어려움을 알 수 있었다.
[실시예 7 내지 9]
혼합 분산액의 제조 시 실리카 졸을 혼합하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 농축하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조한 다음, 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다. 본 실시예들의 농축액은 Ag 나노 미립자 분산액과 Pd 나노 미립자 분산액의 농축으로 이루어진 것이며, 이때 금속(Ag+Pd) 중의 Pd의 함량을 0.3%(실시예 7), 5%(실시예 8), 30%(실시예 9)로 변경해 가며 농축액을 제조하였다. 제조된 금속 농축액은 패터닝 시 막힘 현상 없이 효과적으로 토출하여 금속 배선을 형성함을 알 수 있었다. 그리고 250℃는 물론 560℃의 열처리에서도 증발 현상이 없음을 알 수 있었다.
[실시예 10]
먼저, 상기 실시예 1에서와 같이 Ag 나노 미립자를 제조하였다.
그리고 테라에톡시실란[TEOS ; Teraethoxysilane (일본, 도시바 화학, 상품명:TSL8124)] 20g에 헥실트리메톡시실란[Hexyltrimethoxysilane (일본, 도시바 화학, 상품명:TSL8241)] 20g을 가하여 충분히 교반하고, 도데칸 20g을 더 첨가한 후 수산화 나트륨 수용액 10g(20wt%수용액)을 가하고, 상온에서 볼밀링을 통해 실리카 부분 축합물을 제조하였으며, 물 층을 제거 후 유기물 층에 존재하는 실리카 부분 축합물은 건조 중량으로 30중량%가 되도록 농축 제조하였다. 제조된 실리카 부분 축합물은 용매에 균일하게 분산됨을 알 수 있었다.
다음으로, Ag 초미립자 분말에 실리카 부분 축합물을 금속 대비 3% 첨가한 후, 테트라 데칸 용매를 이용하여 교반 분산하였다. 분산된 용액은 Ag 금속은 52.3중량%를 함유하였고, 점도는 25℃에서 11.4mPa.S였다. 그리고 상기 분산된 용액을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 농축하였다. 다음으로, 얻어진 농축액을 실시예 1과 동일한 방법으로 패터닝한 후, 250℃와 560℃에서 열처리하여 금속 배선을 형성하였다. 이때, 560℃의 고온에서 열처리 시 금속 입자의 증발 현상이 발생하였으며, 이 경우에는 전도도 또한 구현되지 않아 고온 열처리는 적용이 어려움을 알 수 있었다. 본 실시예에 따른 시편에 대하여 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다.
[실시예 11]
상기 실시예 10에서와 같이 동일한 방법으로 실리카 부분 축합물을 제조한 후 실시예 1에서와 같이 동일한 방법으로 제조된 Ag 나노 미립자 분말과 Pd 나노 미립자 분말에 중량비로 3%가 되도록 첨가하고, 분산하였다. 분산된 용액의 Ag/Pd금속은 51.8중량%를 함유하였고, 점도는 25℃에서 13.4mPa.S였다. 그리고 Pd는 전체 금속의 0.5% 중량비로 포함되었다. 이 분산된 용액을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 농축하였다. 다음으로, 얻어진 농축액을 실시예 1과 동일한 방법으로 패터닝한 후, 250℃와 560℃에서 열처리하여 금속 배선을 형성하고 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 1] 및 [표 2]에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1에서와 같은 방법으로 Ag 초미립자 분말을 제조한 후, 헥산 용매에 균일하게 교반 분산하여 Ag 분산액을 제조하였다. 제조한 Ag 분산액은 54중량%를 함유하였고, 25℃에서 9.3mPa.S의 점도를 나타내었다. 그리고 본 비교예에 따른 저점도의 분산액을 실시예 1과 동일하게 실크스크린 시법으로 패터닝해 본 결과, 흐름현상(흘러 내려 퍼짐)으로 인하여 패터닝이 되지 않았다. 이에, 잉크젯용 프린터기를 이용하여 패터닝하였다. 이와 같이 잉크젯으로 패터닝한 후, 250℃와 560℃에서 열처리하여 금속 배선을 형성한 다음, 부착력, 전도도, 열적 안정성을 평가하였다. 이때, 560℃의 고온에서 열처리시 증발 현상으로 인하여 전도도가 구현되지 않았으며, 부착력 또한 테이프 테스트 결과 80%이상 탈착됨을 알 수 있었다. 그 결과는 하기 [표 1] 및 [표 2]와 같다.
< 금속 배선의 부착력 및 전도도 평가 결과 >
구 분 Metal 비율 250℃ * 30min 560℃ * 20min
비저항 (1*10-6 Ωㆍcm) 부착력 비저항 (1*10-6 Ωㆍcm) 부착력
실시예 1 Ag/Pd (99.7/0.3)S 7.98 △ 3.56 ◎
실시예 2 Ag/Pd (99/1)S 9.4 ○ 3.88 ◎
실시예 3 Ag/Pd (95/5)S 15.6 ○ 5.18 ◎
실시예 4 Ag/Pd (90/10)S 28.9 ○ 8.3 ◎
실시예 5 Ag/Pd (70/30)S 84.5 ○ 36.3 ◎
실시예 6 Ag 100% S 4.88 ○ 측정불가 ×
실시예 7 Ag/Pd (99.7/0.3) 5.98 × 3.66 △
실시예 8 Ag/Pd (95/5) 8.75 × 4.57 △
실시예 9 Ag/Pd (70/30) 62.3 × 45.5 ◎
실시예 10 Ag 100% 축S 4.7 △ 측정불가 ◎
실시예 11 Ag/Pd (99.5/0.5)축S 6.56 △ 4.31 ◎
비교예 1 Ag 100% 6.4 × 측정불가 ×
위 [표 1]의 부착력 평가에서, 80%이상 탈착은 × , 10 ~ 20% 탈착은 △, 10%미만 탈착은 ○, 미 탈착은 ◎로 나타내었다.
< 금속 배선의 투과율 및 열적 안정성 평가 결과 >
구 분 Metal 비율 250℃ * 30min 560℃ * 20min
투과율(%) 열적 안정성 투과율(%) 열적 안정성
실시예 1 Ag/Pd (99.7/0.3)S 10.5 양 호 10.8 양 호
실시예 2 Ag/Pd (99/1)S 9.8 양 호 11.5 양 호
실시예 3 Ag/Pd (95/5)S 8.7 양 호 11.8 양 호
실시예 4 Ag/Pd (90/10)S 8.9 양 호 11.8 양 호
실시예 5 Ag/Pd (70/30)S 7.9 양 호 9.6 양 호
실시예 6 Ag 100% S 9.9 양 호 45.5 증발 발생
실시예 7 Ag/Pd (99.7/0.3) 8.4 양 호 12.5 양 호
실시예 8 Ag/Pd (95/5) 8.5 양 호 11.6 양 호
실시예 9 Ag/Pd (70/30)축S 7.4 양 호 9.8 양 호
실시예 10 Ag 100% 축S 9.9 양 호 43.4 증발 발생
실시예 11 Ag/Pd (99.5/0.5)축S 8.4 양 호 12.3 양 호
비교예 1 Ag 100% 9.7 양 호 46.2 증발 발생
위 [표 1] 및 [표 2]에서 S는 실리카, 축S는 실리카 부분 축합물이다.
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 종래의 비교예보다 부착력이 획기적으로 증대되었음을 알 수 있다. 그리고, 실시예 1 내지 5와, 실시예 7 내지 9의 비교 결과로부터 금속산화물이나 금속 부분 축합 산화물이 첨가된 경우(실시예 1 내지 5)가 첨가되지 않은 경우(실시예 7 내지 9)보다 250℃의 낮은 온도에서도 향상된 부착력을 보임을 알 수 있다. 그리고 실시예 9 및 비교예 1의 비교 결과로부터 금속산화물 나노 입자나 금속 부분 축합 산화물이 첨가되지 않은 경우에도 실시예 9에서와 같이 Pd의 합량이 높게 함유되면서 고온에서 열처리되면 우수한 부착력을 가짐을 알 수 있다. 이러한 고온 열처리시의 부착력과 전도도의 향상은 실시예 1 내지 5에서 확인할 수 있다.
또한, 상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 금속 나노 미립자가 합금(Ag/Pd)으로 된 경우(실시예 1 내지 5, 실시예 7 내지 9, 실시예 11)가 단일 금속으로 된 경우(실시예 6, 실시예 10, 비교예 1)와 비교하여 열적 안정성이 우수하여 560℃의 고온에서 증발이 발생하지 않음을 알 수 있다.
본 발명은 금속 농축액의 제조분야에서 유용하게 적용될 수 있으며, 이에 따른 농축액은 전자 산업분야에서 유용하게 사용된다. 특히 PDP 등의 각종 패널의 전극, 이동통신 단말기 등의 각종 전자부품을 제조함에 있어 도전 배선 또는 금속성 질감을 위해 유용하게 사용된다.
본 발명은 금속 입자(바람직하게는 금속 나노 입자)가 용매 내에 독립적으로 분산된 상태로 농축할 수 있는 효과를 갖는다. 그리, 다양한 프린팅 기법, 예를 들어 종래부터 널리 사용되고 있는 스크린 프린팅 기법이나 롤투롤 프린팅 기법 등에 의한 패터닌이 가능하여 설비 교체 없이 대량 생산이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 금속산화물이나 금속 부분 축중합 산화물에 의해 기재에 대한 부착력 이 증대되는 효과를 갖는다. 아울러 금속 나노 미립자가 제1금속과 제2금속의 합금(또는 혼합)으로 구성된 경우 증발 현상이 개선되어 고온에서의 열처리가 가능하고, 이에 의해 부착력 및 전도도가 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (33)

  1. 제1용매와 금속 입자를 포함하는 금속성 용액을 제조하는 단계와;
    상기 금속성 용액에 상기 제1용매보다 비점이 높은 제2용매를 첨가한 후, 상기 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1용매는 탄소수 1~10의 극성 탄화수소계, 탄소수 6~10의 비극성 탄화수소계, 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 제2용매는 100℃ ~ 300℃의 비점을 가지는 것이고,
    상기 금속 입자는 Ag, Cu, Au, Pd, Fe, Co, Ni, Pt 및 Sn으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 용액의 농축방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2용매는 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속성 용액의 농축방법.
  4. 제1용매 내에 분산된 1㎚ 내지 100㎚ 크기의 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 제조하는 단계와;
    상기 금속성 분산액에 상기 제1용매보다 비점이 높은 제2용매를 첨가한 후, 상기 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1용매는 탄소수 1~10의 극성 탄화수소계, 탄소수 6~10의 비극성 탄화수소계, 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 제2용매는 100℃ ~ 300℃의 비점을 가지는 것이고,
    상기 금속 나노 미립자는 Ag, Cu, Au, Pd, Fe, Co, Ni, Pt 및 Sn으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2용매는 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 금속성 분산액은, 금속산화물과 금속 부분 축중합 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 미립자를 더 포함하고,
    상기 금속 부분 축중합 산화물은 하기 화학식 1로 표기되는 금속 알콕사이드; 하기 화학식 2로 표기되는 무기계 축중합 폴리머; 및 금속과 하기 화학식 3으로 나타내어지는 베타디케톤류의 착물;로부터 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
    [화학식 1]
    R'aMb(OR)c
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, a는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, b와 c는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 2]
    R'pMxOy(OR)z
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, p는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, x, y, z는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112009004875951-pat00009
    (위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.)
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 미립자는 제1금속과 제2금속으로 구성된 합금이거나, 제1금속과 제2금속의 혼합으로 이루어지되,
    상기 제1금속은 Ag, Au, Pt 및 Cu로부터 선택된 어느 하나이고,
    상기 제2금속은 Pd 및 Ni로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 용매 내에 분산된 1㎚ 내지 100㎚ 크기의 금속 나노 미립자를 적어도 포함하는 금속성 분산액을 제조하는 단계와;
    상기 금속성 분산액에 제1용매와, 상기 제1용매보다 비점과 점도가 높은 제2용매를 첨가한 후, 상기 제1용매를 증발시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1용매는 탄소수 1~10의 극성 탄화수소계, 탄소수 6~10의 비극성 탄화수소계, 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 제2용매는 100℃ ~ 300℃의 비점을 가지는 것이고,
    상기 금속 나노 미립자는 Ag, Cu, Au, Pd, Fe, Co, Ni, Pt 및 Sn으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2용매는 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 금속성 분산액은, 금속산화물과 금속 부분 축중합 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 미립자를 더 포함하고,
    상기 금속 부분 축중합 산화물은 하기 화학식 1로 표기되는 금속 알콕사이드; 하기 화학식 2로 표기되는 무기계 축중합 폴리머; 및 금속과 하기 화학식 3으로 나타내어지는 베타디케톤류의 착물;로부터 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
    [화학식 1]
    R'aMb(OR)c
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, a는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, b와 c는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 2]
    R'pMxOy(OR)z
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, p는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, x, y, z는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112009004875951-pat00010
    (위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.)
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 금속 나노 미립자는 제1금속과 제2금속으로 구성된 합금이거나, 제1금속과 제2금속의 혼합으로 이루어지되,
    상기 제1금속은 Ag, Au, Pt 및 Cu로부터 선택된 어느 하나이고,
    상기 제2금속은 Pd 및 Ni로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액의 제조방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 용매 내에 분산된 1㎚ 내지 100㎚ 크기의 금속 나노 미립자를 적어도 포함하고, 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 금속성 농축액에 있어서,
    상기 금속성 농축액은, 금속산화물과 금속 부분 축중합 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 미립자를 더 포함하고,
    상기 금속 부분 축중합 산화물은 하기 화학식 1로 표기되는 금속 알콕사이드; 하기 화학식 2로 표기되는 무기계 축중합 폴리머; 및 금속과 하기 화학식 3으로 나타내어지는 베타디케톤류의 착물;로부터 선택된 하나 또는 2 이상의 혼합이며,
    상기 금속 나노 미립자는 Ag, Cu, Au, Pd, Fe, Co, Ni, Pt 및 Sn으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
    [화학식 1]
    R'aMb(OR)c
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, a는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, b와 c는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 2]
    R'pMxOy(OR)z
    (위 식에서, M은 금속이고, R'과 R은 수소 또는 탄화수소이며, p는 0이거나 0보다 큰 정수 또는 소수이고, x, y, z는 0보다 큰 정수 또는 소수이다.)
    [화학식 3]
    Figure 712009003708670-pat00011
    (위 식에서, R 및 R'는 수소 또는 탄화수소이다.)
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 금속 나노 미립자는 제1금속과 제2금속으로 구성된 합금이거나, 제1금속과 제2금속의 혼합으로 이루어지되,
    상기 제1금속은 Ag, Au, Pt 및 Cu로부터 선택된 어느 하나이고,
    상기 제2금속은 Pd 및 Ni로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  22. 삭제
  23. 제19항 또는 제21항에 있어서,
    상기 금속성 농축액은, 고형분의 함량이 20중량% ~ 95중량%인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  24. 제4항, 제6항, 제7항 및 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법에 의해 제조되고, 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 금속성 농축액은, 고형분의 함량이 20중량% ~ 95중량%인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  26. 제11항, 제13항, 제14항 및 제16항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법에 의해 제조되고, 50 mPaㆍs 내지 5,000 Paㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 금속성 농축액은, 고형분의 함량이 20중량% ~ 95중량%인 것을 특징으로 하는 금속성 농축액.
  28. 제4항, 제6항, 제7항 및 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법으로 금속성 농축액을 제조하는 단계와;
    기재에 상기 금속성 농축액을 인쇄기법으로 패터닝하는 단계와;
    상기 패터닝된 금속성 농축액을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계에서는 120℃ ~ 1,000℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
  30. 제11항, 제13항, 제14항 및 제16항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법으로 금속성 농축액을 제조하는 단계와;
    기재에 상기 금속성 농축액을 인쇄기법으로 패터닝하는 단계와;
    상기 패터닝된 금속성 농축액을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계에서는 120℃ ~ 1,000℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
  32. 기재에 제19항 또는 제21항에 따른 금속성 농축액을 인쇄기법으로 패터닝하는 단계와;
    상기 패터닝된 금속성 농축액을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계에서는 120℃ ~ 1,000℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 전극형성방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07163966A (ja) * 1993-11-30 1995-06-27 Abb Gadelius Kk 重金属を含有する残渣を熱的に不活性化する際重金属化合物を濃縮する方法
JPH0970501A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Japan Steel Works Ltd:The 液状物質の濃縮方法
JPH10118404A (ja) 1996-10-22 1998-05-12 Osaka Gas Co Ltd 液体濃縮方法
JP2006252976A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Nippon Paint Co Ltd 金属ナノ粒子ペーストおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07163966A (ja) * 1993-11-30 1995-06-27 Abb Gadelius Kk 重金属を含有する残渣を熱的に不活性化する際重金属化合物を濃縮する方法
JPH0970501A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Japan Steel Works Ltd:The 液状物質の濃縮方法
JPH10118404A (ja) 1996-10-22 1998-05-12 Osaka Gas Co Ltd 液体濃縮方法
JP2006252976A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Nippon Paint Co Ltd 金属ナノ粒子ペーストおよびその製造方法

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